这篇文章给大家聊聊关于卫星对接问题到底怎么做,以及卫星环绕问题及解决办法对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站哦。
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卫星的环绕速度小于第一宇宙速度为什么
根据公式GMm/R^2=mV^2/R,可得:卫星速度v=根号下(GMm/R)。
由上式可知,卫星的运行速度与卫星的运转半径(卫星与地面的距离)成反比。就是说,卫星的轨道高度越大,卫星的环绕速度就越小。而第一宇宙速度是按照地球半径计算出来的,是假设卫星贴着地表飞行,不落回地面时所需要的速度。
所以,只要卫星离开地球表面,其速度就小于第一宇宙速度。离得越远,速度越低。也因此,当卫星位于远地点时,其运行速度最低。位于近地点时,速度最高。
卫星环绕速度几马赫
7.9Km/s约合23.2马赫
人造地球卫星,它的最大运行速度是第一宇宙速度7.9Km/s,不是近地运动时,运行速度小于7.9km/s。
注意:运行速度就是进入轨道后的运动速度,不是指发射速度。
人造卫星的运行轨道(除近地轨道外)通常有三种:地球同步轨道,太阳同步轨道,极轨轨道。
①地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。但其中有一种十分特殊的轨道,叫地球静止轨道这种轨道的倾角为零,在地球赤道上空35786千米。
行星环绕公式
如果认为行星绕太阳做匀速圆周运动,那么,太阳对行星的引力f应为行星所受的向心力,即
f=mv^2/r
式中r是太阳和行星间的距离,v是行星运动的线速度,m是行星的质量。
将圆周运动中的周期t和速度v的关系式v=2∏r/t
代入上式有f=4∏^2(r^3/t^2)m/r^2
根据开普勒描述行星运动的规律可知,
r^3/t^2是个常量,所以可以得出结论:行星和太阳之间的引力跟行星的质量成正比,跟行星到太阳的距离的二次方成反比。
根据牛顿第三定律,行星吸引太阳的力跟太阳吸引行星的力,大小相等并且具有相同的性质。牛顿认为,既然这个引力与行星的质量成正比,当然也应该和太阳的质量成正比。因此,如果用m'表示太阳的质量,那么有
f∞m'm/r^2
写成等式形式就是f=gm'm/r^2
g是个常量,对任何行星都是相同的。
牛顿还研究了月球绕地球的运动,发现它们间的引力跟太阳与行星间的引力遵循同样规律。
牛顿在研究了这许多不同物体间遵循同样规律的引力之后,进一步把这个规律推广到自然界中任意两个物体之间,于1687年正式发表了万有引力定律:
自然界中的任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。
如果用m1和m2表示两个物体的质量,用r表示它们的距离,那么,万有引力定律可以用下面的公式来表示:
f=gm1m2/r^2
式中质量的单位用kg,距离的单位用m,力的单位用n。g为常量,叫做引力常量,适用于任何两个物体,它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力,引力常量的标准值为g=6.67259*10^-11nm^2/kg^2
,通常取
g=6367*10^-11nm^2/kg^2。
卫星对接问题到底怎么做
一、地球同步卫星
在地球的周围有许许多多的卫星,其中有一种很特别的卫星,它总是相对于地球的一个固定位置保持相对静止,这种卫星就是地球同步卫星。
1、简单介绍地球同步卫星
同步卫星环绕地球的周期与地球自转的周期相同;相对于地面静止,从地球上看它总在某地的正上方,因此叫做地球同步卫星。
2、同步卫星的周期和角速度
与地球具有相同的周期和角速度,地球同步卫星的周期T=24h。
提出疑问:既然是相对于地球某地保持静止,那么在太原的上空有没有地球同步卫星与我们保持相对静止、守护着我们呢?
3、地球同步卫星的轨道
若同步卫星始终在太原的正上方,则运行轨迹为一水平的圆圈,受力如B所示。
在太原上方的同步卫星受到什么力的作用呢?万有引力。根据效果分解万有引力,得到两个分力,分力充当向心力,另一分力没有力与其平衡,所以卫星将在分力的作用下向赤道运动,不能保持相对太原保持静止。这与同步卫星的定义不符,所以看来同步卫星不能存在于地球任意位置上空,那它应该在哪里呢?
我们发现如果某一位置不存在,即万有引力完全提供向心力时,是不是这个卫星就可以与地面保持相对静止了?那你能在地球上找到这一位置吗?对了,就在:赤道平面距地一定高度的轨道上。
4、地球同步卫星的轨道高度
我们已经知道地球同步卫星的周期和实际的轨道,若地球质量为M,地球半径为R,周期为T,能否利用这些条件计算出地球同步卫星距离地面的高度?
解:忽略地球自转,万有引力完全充当向心力,则:
其中G、M、T、R都是定值
那么可得出结论:同步卫星距地面的高度也是一定的。地球同步卫星的轨道高度大约是地球半径的六倍,约为36000km。
5、地球同步卫星速率
由上面已经推出的地球同步卫星的轨道半径和周期,我们来推导地球同步卫星的速率。
速率,对于地球同步卫星来说,轨道半径和周期一定,那么其速率为定值。即:所有地球同步卫星的速率相同:km/s
6、归纳地球同步卫星的轨道和运动的特点
(1)、定周期:T=24h
(2)、定轨道:地球同步卫星在通过赤道的平面上运行,
(3)、定高度:离开地面的高度h为定值,约为地球轨道半径的6倍。h=36000千米。
(4)、定速率:所有同步卫星环绕地球的速度都相同:V=3千米/秒。
(5)、定点:每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。在同步卫星所在的轨道上,为了防止卫星间相互干扰,每3
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